腰靠厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
腰靠厂家
热门搜索:
行业资讯
当前位置:首页 > 行业资讯

电源电磁干扰标准与测试关系的研究

发布时间:2020-07-21 17:50:24 阅读: 来源:腰靠厂家

1引言

本文引用地址:作为供电电源与用电设备之间的接口电路,在完成功率传送和满足对各种各样电能形式变换需要的同时,电力电子装置不可避免地易产生非正弦波形,造成电磁干扰(EMI)。电磁干扰向电网注入整倍数的基波频率的谐波电流,造成电网电压畸变;还会对电气设备产生不同程度的EMI干扰信号,这些EMI干扰信号可能以电磁幅射形式发射出去,也可能通过电缆或电源线进行传导。治理EMI问题已成为电力电子技术、电力系统等领域不可缺少的重要组成部分,电磁兼容(EMC)问题已成为当前研究的热点课题。

为消除EMI的影响,许多国家设立了专门机构,如美国的联邦政府通信委员会(FCC,federal communications commission ) ,德国的(VDE,verbena detacher electrotechniker ) 等。它们都遵循国际无线电干扰特别委员会 (CISPR,international special committee on radio interference ) 的规定,制定自已国家的有关放射和测试过程标准,以限制电子设备的放射和控制设备的灵敏度。CISPR是国际电工委员会( IEC,international electro technical commission ) 的一个分会,于1934年成立,其主要职责是制定EMI标准。我国于1993年正式发布并于1994年开始实施《电能质量-公用电网谐波标准》。

1979年,FCC采用新规定,以降低数字式产品的潜在干扰。数字式产品包括家庭和工业用计算设备,计算设备是指计算机和其它电子设备,它们采用了数字技术,产生并使用10kHz以上的时钟脉冲和信号。根据这些设备的用途,又进一步分类:用于商业、工业和企业的设备属于A类;那些轻便的一般为民用设备属于B类。FCC的这些新规定,立即引起生产厂家对EMI的极大关注。加入WTO后,要把电子产品销往国外,不但要了解有关EMI标准,还要知道用哪些测试方法和设备才能得到产品的EMI认可,从而采取相应的措施使它们符合EMI标准。本文在讨论FCC、VDE、CISPR等EMI标准的基础上,研究测试注意事项和如何选用这些标准。

2FCC标准及测试

FCC 标准[1]及单位转换数据见表1。表中AF表示天线系数,对于A类设备,测试过程可以独立FCC而自行完成,但要提交测试结果, FCC保留了随时抽样测试的权力。一旦有人报告设备对EMI不合符标准,则必须对设备进行测试,并对厂家提交的测试结果进行审查。对于B类设备,限制比较严格,必须提交一个样品供测试之用。在对设备按FCC标准进行EMI指标测试时,需注意下列几点:

(1)为便于和FCC的规定比较,传导放射测量使用的分辨带宽不能小于10kHz;

(2)在传导放射测量时,FCC只要求测出设备6个最大EMI信号电平,即使它们未超出规定的界限;

(3)对于传导放射的测量,如果信号是宽带的,规定的界限可放宽13dB。为了利用这一有利条件,必须先对信号分类,看是窄带还是宽带;

(4)对待测设备做辐射测量时,FCC标准规定要使用精心设计的测试环境,使场地内的反射最少,在放射信号必须通过的路径不能有障碍物,而且要考虑到天线会接收到4.7 dB 的附加信号,这些附加信号是由于地面反射造成的(理想的地面反射为6dB)。

(5)在FCC的规定中,辐射测量使用的分辨带宽不能小于100kHz,和传导放射的测量一样,也要记录6个最大的读数,设备的方位也要记下来,以便在修改设计方案、检查其对辐射EMI特性的影响时能准确地重复以前的测试条件。

(6)一般情况下,用准峰值检波器测出的数值偏低,因此,用峰值检波方式测出的数值作为EMI测试是否通过的依据,对相容性的保险系数更大[2]。

表1FCC 标准及单位转换

3VDE和CISPR标准及测试

VDE和CISPR两个标准及测试条件基本相同[3],将它们放在一起讨论。VDE传导放射标准和辐射标准分别见表2和表3。表2中LISN表示线路阻抗稳定网路(line impedance stabilization network),VDE和CISPR测传导放射时,VDE和CISPR采用有别于FCC的LISN电路,其输入阻抗为150 ;而FCC采用的LISN电路,其输入阻抗为50 。VDE和CISPR规定传导测试下限频率为10kHz,而FCC规定为450kHz,这三种标准规定上限频率都是30MHz。辐射测试频率范围,VDE和CISPR规定为10kHz~1000 MHz;而FCC规定为30MHz~1000 MHz。

表2VDE传导放射标准

VDE和CISPR不接受厂家提供的测试数据,而美国的FCC则承认厂家提供的测试数据和鉴定结果,因为厂家的测试保证了测试站不会发现比规定的界限更高的EMI电平。由测试站进行的正规测试事实上是一种独立的产品质量认定,VDE要对产品可能对安全性造成的危害都加以评估。这是一种比较稳妥的办法,因为这种测试包括了所有的潜在危害,其中也包括EMI对通信业务的影响。

VDE和CISPR的规定分许多种,有的适应于工业产品和科学仪器,有的适应于消费型设备(如手持电动工具等)。对于计算设备,VDE的规定又分为A、B、C三类,其中A、C类规定对经常要搬动的设备进行了限制;B类规定对民用和通信设备进行了限制,还涉及通信业务的安全,因而更为严格。

VDE规定在某种意义讲,适合于测试过程和设备性能易发生变化的场合。测试单个产品时,测得的EMI电平必须比规定指标低2dB以上才算合格。其后重新测试时,如测得的EMI电平比规定指标高出2dB以上,则认为是超标准。对大量的设备进行测试时,则采用统计技术,保证在80%的被测试产品中,有80%以上产品被确认是在规定的指标以下。

表3VDE辐射放射标准

4谐波电流、电压限值

表4列出了CISPR标准中有关电力电子装置和其它非线性负载用户,允许注入电网的谐波电流限值。该表适合于电压等级为2.4~69kV,其中ISC / I1为公共连接点(PCC) 短路电流与基波电流之比,偶次谐波限值为表4中奇次谐波限值的25%[4],Ih / I1为第h次谐波电流与基波电流之比。表5为供电电网须保证电压波形质量的谐波电压限值,不仅适用于三相系统,也适用于单相系统,其中Vh / V1为第h次谐波电压与基波电压之比。现将表4、表5中有关定义说明如下:

(1) PCC畸变电压Vh 取决于交流电源内阻抗

和注入的谐波电流值,对于基波角频率 下的第h次谐波,其PCC畸变电压有效值为:

(1)

式中Ih为注入电网的第h次谐波电流有效值。

(2) ISC 是电源提供给故障点的短路电流有效值,当PCC三相短路时:

(2)

式中VS 是电源相电压有效值。ISC越大说明PCC交流系统的容量越大。

(3) 电流总谐波畸变率为

THDi =

(3)

从表4中可知:THDi允许值随供电容量(ISC / I1) 的增加而增加。表6列出了我国有关公用电网谐波电压限值的规定, HRVh表示各次谐波电压含有率,有下列关系式:

(4)

在允许谐波电压含有率情况下,ISC / I1越大,Ih / I1比值也可更大些,因此,由表4和表6可得出这样的结论:谐波电压的限值和谐波电流的限值是随供电容量(ISC / I1) 的增加而允许增加的,这一点对于诊断电气产品EMI是否达标是很有益处的。THDV为电压总谐波畸变率定义为:

THDV =

(5)

表4CISPR__519PCC谐波电流限值 (Ih / I1) %

表5 CISPR__519PCC谐波电压限值 (Vh / V1) %

表6公用电网谐波电压(相电压)限值

5信息设备GB9254传导干扰标准

当电气设备使用场合已确定时,该设备的EMI标准就得按使用场合所在行业的EMI标准来衡量。例如,某开关电源用在信息行业,则这个开关电源就作为信息设备,使用信息行业EMI标准来诊断[5],即引用GB9254(相当于EN5502)A或B级标准。对于GB9254传导干扰A和B级标准分别见表7和表8。使用表7、表8时,在过渡频率(0.5MHz) 处应采用较低的限值;使用表8时,在0.15MHz~0.50MHz频率范围内,限值随频率的对数呈线性减小。

6 结束语

本文讨论了FCC、VDE、CISPR等EMI标准的有关内容、并对这些标准进行比较,找出它们的异同之处,特别强调了测试注意事项和如何选用这些标准。在我国已加入WTO的今天, 这些问题的研究将有助于国内厂家更多了解EMC问题,使其生产的产品能顺利地通过EMI指标测试,有利于提高我国电子产品和电气设备在国际上的竞争力。为了保护电磁设备和供电电网不被EMI信号所干扰,CISPR的建议也在不断完善和修改,以便反映出新的要求和需要,这就要求我们进一步熟悉和不断研究这些标准,以便更好地与国际接轨。

参考文献

[1] 吕洪国,现代网络频谱测量技术,[M],北京:清华大学出版社,2000,71-95。

[2]Daniel D. Hoolihan,EMC measurement uncertainty,ITEM 2001,82-86。

[3]Nave, Mark J.A, novel differential mode rejection network for LISN. proceedings of IEEE EMC Symposium,1989,102-107。

[4]张一工、肖湘宁,现代电力电子技术原理与应用,[M],北京:科学出版社,1999,252-256。

[5]区健昌,EMI滤波器和开关电源防护设计(续),[J],北京:安全与电磁兼容,2002,32-34。

深圳双眼皮医院

北京磨骨医院

武汉隆鼻价格

相关阅读